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(2012?黄浦区一模)在图(a)所示的电路中,电源电压保持不变.滑动变阻器R2上标有“100Ω 3A”字样.闭合电键S,电压表V和电流表A的示数如图(b)所示.
①求电阻R1的阻值.
②求变阻器R2在安全工作的情况下消耗的电功率范围.
③现将电流表A改为串联在电路中m、n两点之间.闭合电键,在移动变阻器滑片的过程中,当电压表V与电流表A的指针偏离零刻度线角度相同时,电路中的总电阻为
25
25
欧.(本空格不需要写解答过程)
分析:由电路图可知,R1与R2并联,电压表测电源的电压,电流表测R1支路的电流.
①根据电表的量程和分度值读出示数,根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出电阻R1的阻值;
②当通过滑动变阻器的电流为3A时消耗的电功率最大,根据P=UI求出其大小,当滑动变阻器接入电路的电阻最大时消耗的电功率最小,根据P=
U2
R
求出其大小;
③电流表A改为串联在电路中m、n两点之间时,电流表测干路电流,根据电压表、电流表指针偏离零刻度线的角度恰好相同得出干路电流,根据欧姆定律求出电路中的总电阻.
解答:解:由电路图可知,R1与R2并联,电压表测电源的电压,电流表测R1支路的电流.
①电压表的量程为0~15V,分度值为0.5V,示数U=12V,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为I1=0.4A,
∵并联电路中各支路两端的电压相等,
根据欧姆定律可得:
R1=
U
I1
=
12V
0.4A
=30Ω;
②由滑动变阻器的铭牌可知,当通过滑动变阻器的电流为3A时消耗的电功率最大,
Pmax=UI2max=12V×3A=36W,
当滑动变阻器接入电路的电阻最大时消耗的电功率最小,
Pmin=
U2
R2
=
(12V)2
100Ω
=1.44W,
故变阻器R2在安全工作的情况下消耗的电功率范围为1.44W~36W;
③电流表A改为串联在电路中m、n两点之间时,电流表测干路电流,
∵电压表V与电流表A的指针偏离零刻度线角度相同,
∴电流表的示数I=0.48A,
电路中的总电阻:
R=
U
I
=
12V
0.48A
=25Ω.
答:①电阻R1的阻值为30Ω;
②变阻器R2在安全工作的情况下消耗的电功率范围为1.44W~36W;
③25.
点评:本题考查了并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用,关键是根据读出电表的示数和电压表V与电流表A的指针偏离零刻度线角度相同时干路电流的大小.
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